他们可能带来计算机领域的革命
瑞典皇家科学院9日宣布,将2012年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰,以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。诺贝尔物理学奖评选委员们介绍了获奖者的研究成果。他们说,通过巧妙的实验方法,阿罗什和瓦恩兰的研究团队都成功地测量和控制了非常脆弱的量子态,这些新的实验方法使他们能够检测、控制和计算粒子。两位获奖者的实验方法有很多相似之处,瓦恩兰困住带电原子或离子,通过光或光子来控制和测量它们;阿罗什却让原子通过一个陷阱,从而控制和测量被困光子和光的粒子。
试着畅想这样一幅画面,您正为您丢失的QQ密码焦急不已,您正为找回您的银行密码而办理繁琐的手续,这时量子计算机出现,它帮您立刻破解您曾设置的任何密码,不必要的麻烦同时省去。当然,也有人担心这把双刃剑会危及密码的安全,这时自然又会出现新的方法来增强保密性,比如量子信息处理就有比一般的信息处理更具备这项优越性。
一旦科学家们发现并掌握了控制量子的稳定手段,那么我们的桌上摆放的将会是新型的“量子计算机”。人类将迎来计算机领域的革命。本报记者陈文嘉 报道
实现量子计算机与量子信息处理大规模应用的基础性工作,有了阶段性的成就。9日,诺贝尔奖委员会宣布,今年的诺贝尔物理学奖授予法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰,以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究,颁奖声明说他们“使用突破性的方法实现单个量子系统的测量和操控”。
突破 从“囚禁”粒子到“操控”粒子
湖南师范大学物理学教授海文华对二位获奖人的成就表示钦佩,他说,两位物理学家“能够在操控单个粒子方法方面实现突破,确实是一件很了不起的事情。”而就在1989年,有科学家把单个粒子,如原子放在真空里面,放了20多个小时,原子没有跑掉,仍在那里。这时人类实现了能看到单个原子的突破。这种控制粒子的方法可以这样描述:“科学家把这个粒子囚禁在那里,放在真空里面,使它在其中不跑掉”。科学家因这种控制单个粒子的方法而获诺贝尔物理学奖。
塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰“就不光是将粒子囚禁在那里,使它不跑,”海文华说,“他们利用它操控它去做量子信息的一些处理,用这一独特的方法去研究更多的物理问题,比之前又更进了一步。”
应用 限于实验室,离应用遥远
鉴于粒子研究的“纯科学”性质,诺奖评委会对本年度获奖成果的实际应用没有“渲染”表述,只提及两名获奖者所创制方法的一个实例:促成研发“极为精准”的时钟,精度比现有铯原子钟高百倍。
海文华从此诺贝尔物理学奖获奖人的研究领域,看出了物理学界学术研究趋势的端倪。他认为,诺贝尔奖委员会将诺贝尔物理学奖授予这两位学者,说明物理学界较为重视这方面具体实验的实现,“以前多是些理论方案,二位在实验的实现这方面做了很大的贡献。”他说。尽管如此,两位物理学家的研究成果要转化至大规模的应用,还有很长的路要走,“他们的研究现在还暂时在实验室的范围里面,并没有投入到大规模的应用上。”海文华说,“他们的研究是一个基础性的阶段的科学研究,离普通人的生活较远。”
前景 量子计算机,性能更优越
那么,在不久的将来,哪些可见的应用会得益于塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰的这一基础性的科学研究呢?据海文华介绍,这一操控粒子的方法实现突破之后,理论上的应用,可以应用于量子计算机和量子信息处理等方面。但真正要将这些应用实现不太容易,二者目前的研究只是在实验实现方面做出了比较大的贡献,做了许多推动性的工作,离量子计算机与量子信息处理的应用还有很大的距离。
至于将来的应用,比如成功应用于量子计算机,人们即可被量子计算机的强大性能所折服。即就运算速度而言,量子计算机就比普通电脑运算速度具备非常大的优越性,海文华表示:“目前的计算机不能破解的隐含的"安全"密码,可能用很多年才能破解得了的密码,而用量子计算机说不定一下就破解了,运行速度非常快。”而未来应用于量子信息处理,也比普通的信息处理有非常多的优越性,比如保密性等方面。
[数字诺奖]
物理学奖最年轻获奖者仅25岁
192人
从1901年到2011年,共有192人获得诺贝尔物理学奖。
2人
只有2名女性获得过诺贝尔物理学奖,最近一次女性获诺贝尔物理学奖是在1963年。
241人
截至目前,有241名诺贝尔奖获得者出生在美国(其中有2人两次获得诺贝尔奖)。
54岁
截止到2011年,获得诺贝尔物理学奖的人在获奖时的平均年龄是54岁。
25岁
历史上最年轻的诺贝尔物理学奖获得者是英国人威廉·劳伦斯·布拉格, 他于1915年与父亲威廉·亨利·布拉格共同分享了当年的物理学奖,当时年仅25岁。他也是截至目前所有诺贝尔奖获得者中最年轻的一位。编译/杨涵
[你知道吗]
量子计算机,未来“神器”
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
现有计算机,采用二进制数据格式,即每一个数据单元、或称“比特”非“0”即“1”。“量子叠加”状态下,“量子比特”可以是“0”或“1”,可以是两个“0”,也可以是两个“1”。与现有的计算机相比,量子计算机利用那些“幽灵”般难以捕获的量子,使自身的计算能力大大提高。
量子计算机在密码破解上有着更好的性能,同时它能利用量子力学的理论更好地模拟自然系统。应用前景广泛。一旦科学家们掌握了控制量子的稳定手段,那么我们的桌上摆放的将会是新型的“量子计算机”。人类将迎来计算机领域的革命。
不过,要让量子计算机走进寻常百姓家,还稍显遥远。即便是最乐观的研究者也认为,依据现有的研究水平,短短数年内,量子计算机不可能完全大规模替代现有的计算机。编译/杨涵
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